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📋📋📋本文目录如下：🎁🎁🎁
💥1 概述
分布式电源接入对配电网的影响研究
随着科技与经济的快速发展,对能源的需求越来越多。当前能源比重较高的石油、煤炭等都属于不可再生能源,因此全世界都在大力寻找新兴能源。分布式电源作为新一代电源类型,其清洁、无污染与可再生的优点受到人们的重视,但分布式电源存在诸多问题,并入电网系统后对系统的运行方式、节点电压分布与潮流计算等将产生不可忽视的影响,本文将针对分布式电源的特点进行研究,
分布式电源的接入使得配电系统从放射状无源网络变为分布有中小型电源的有源网络。带来了使单向流动的电流方向具有了不确定性等等问题，使得配电系统的控制和管理变得更加复杂。但同时，分布式电源又具有提高电网可靠性，绿色节能，等等优点，所以为更好的利用分布式电源为人类造福，我们必须对其进行研究与分析。
本文采取通过利用仿真软件Matlab编写计算潮流程序模拟分布式电源接入配电网的模型进行潮流计算的方法对分布式电源的稳态影响进行探索与分析。
选取了9节点的配电网网络模型，通过对单个以及多个分布式电源的接入位置以及容量的不同情况对9节点配电网的网损以及节点电压状况进行了分析。
一、分布式电源的定义与分类
- 定义
分布式电源（Distributed Generation, DG）是指靠近用户侧或负荷中心的小型发电系统，容量通常为几十千瓦至几兆瓦，具有分散布局、灵活接入的特点。其核心特征包括地理分散性、低传输损耗、多能源类型兼容性。 - 主要类型
- 可再生能源类：如太阳能光伏、风力发电、生物质能发电，依赖自然资源但清洁环保。
- 化石能源类：如微型燃气轮机、柴油发电机，具备快速启动和稳定性，但碳排放较高。
- 储能类：如电池储能、超级电容器，用于平衡供需波动，提升系统灵活性。
- 混合型：结合多种能源和储能，提高可靠性和能源利用效率。
二、配电网的基本结构与运行特点
- 结构组成
- 电压等级：分为高压（110/35kV）、中压（10/20kV）、低压（0.4kV）。
- 设备组件：包括架空线路、电缆、配电变压器、断路器、智能终端（FTU/DTU）等。
- 应用场景：城市配电网负荷密集且可靠性要求高，农村配电网则分散且设备利用率低。
- 运行特点
- 单向潮流：传统配电网为无源网络，电力从输电网流向用户。
- 电压等级多：结构复杂，设备类型多样，故障电流路径受线路阻抗影响显著。
三、分布式电源接入的技术挑战
- 间歇性与不确定性
- 风光发电受自然条件影响，输出功率波动导致电网调度难度增加，需依赖储能和智能预测技术。
- 双向潮流与保护系统重构
- 传统单向保护（如过流保护）可能误动或拒动，需升级为方向性保护或广域测量系统。
- 故障定位因多电源路径复杂化，需部署智能终端和动态拓扑分析。
- 电压与频率稳定性
- 局部功率注入导致电压升高或跌落，高渗透率场景下偏差可达10%以上。
- 频率失稳风险源于DG低惯量特性，需配置快速调频设备（如储能逆变器）。
- 谐波与电能质量问题
- 逆变器开关操作引入高频谐波（如5次、7次），导致设备过热和通信干扰。
- 解决方案包括有源滤波器（APF）和逆变器谐波补偿控制。
四、对配电网的具体影响分析
- 电压稳定性
- 波动与偏差：光伏出力骤降导致电压跌落，风电波动引发局部电压越限。
- 无功支持不足：逆变型DG缺乏无功调节能力，需配置STATCOM或SVG动态补偿。
- 谐波水平
- DG数量多且谐波源复杂，低电压等级下谐波电压幅值显著（如20kV线路谐波畸变率增加5%~15%）。
- 典型案例：某光伏电站接入后，邻近负荷节点总谐波畸变率（THD）从3%升至8%。
- 继电保护系统
- 短路电流变化：DG助增或外汲效应导致保护范围缩减或扩大（如图1所示）。
编辑
编辑 - 解决方案：自适应保护定值调整、孤岛检测与快速解列。
五、经济性分析方法与案例
- 全寿命周期评估
- 成本项：初始投资（设备、安装）、运维费用、燃料成本（化石类DG）。
- 收益项：售电收入、政策补贴、网损减少收益（如某项目年网损降低15%）。
- 关键指标：净现值（NPV）、内部收益率（IRR）、投资回收期（5~8年）。
- 案例研究
- 城市配电网：采用电缆3供1备接线，DG集中接入后可靠性提升20%，年运行成本降低12%。
- 农村配电网：架空线多分段适度联络+光伏均匀接入，网损减少18%，IRR达10.5%。
六、国内外研究现状
- 国内进展
- 优化配置：基于改进海鸥算法、遗传算法的DG选址定容，降低网损10%~25%。
- 控制策略：提出5种协调控制策略，解决电压调节与潮流优化问题。
- 国际趋势
- 智能算法应用：粒子群优化（PSO）用于DG与储能协同规划，提升消纳能力30%。
- 微电网集成：欧洲推动交直流混合微电网群，实现DG就地消纳与成本最优。
七、未来研究方向
- 高渗透率场景下的稳定性控制：研究虚拟同步机（VSG）技术提升DG惯量响应。
- 多能互补系统：氢储能与风光DG协同，解决长周期能源平衡问题。
- 数字孪生与AI预测：基于大数据预测DG出力，优化实时调度。
结论
分布式电源接入配电网是能源转型的关键路径，但其影响需从技术、经济、管理多维度综合应对。通过优化配置、智能控制与政策支持，DG可显著提升配电网可靠性与可持续性，同时推动“双碳”目标的实现。未来研究需进一步突破高比例可再生能源并网的技术瓶颈，并探索市场机制与技术的协同创新。
📚2 运行结果
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ans = 1.0e+02 * 1 至 6 列 0.010000000000000 0.040000000000000 0 0.000576000000000 0 2.500000000000000 0.040000000000000 0.050000000000000 0.000170000000000 0.000920000000000 0.001580000000000 2.500000000000000 0.050000000000000 0.060000000000000 0.000390000000000 0.001700000000000 0.003580000000000 1.500000000000000 0.030000000000000 0.060000000000000 0 0.000586000000000 0 3.000000000000000 0.060000000000000 0.070000000000000 0.000119000000000 0.001008000000000 0.002090000000000 1.500000000000000 0.070000000000000 0.080000000000000 0.000085000000000 0.000720000000000 0.001490000000000 2.500000000000000 0.080000000000000 0.020000000000000 0 0.000625000000000 0 2.500000000000000 0.080000000000000 0.090000000000000 0.000320000000000 0.001610000000000 0.003060000000000 2.500000000000000 0.090000000000000 0.040000000000000 0.000100000000000 0.000850000000000 0.001760000000000 2.500000000000000 7 至 12 列 2.500000000000000 2.500000000000000 0 0 0.010000000000000 -3.600000000000000 2.500000000000000 2.500000000000000 0 0 0.010000000000000 -3.600000000000000 1.500000000000000 1.500000000000000 0 0 0.010000000000000 -3.600000000000000 3.000000000000000 3.000000000000000 0 0 0.010000000000000 -3.600000000000000 1.500000000000000 1.500000000000000 0 0 0.010000000000000 -3.600000000000000 2.500000000000000 2.500000000000000 0 0 0.010000000000000 -3.600000000000000 2.500000000000000 2.500000000000000 0 0 0.010000000000000 -3.600000000000000 2.500000000000000 2.500000000000000 0 0 0.010000000000000 -3.600000000000000 2.500000000000000 2.500000000000000 0 0 0.010000000000000 -3.600000000000000 13 列 3.600000000000000 3.600000000000000 3.600000000000000 3.600000000000000 3.600000000000000 3.600000000000000 3.600000000000000 3.600000000000000 3.600000000000000 Newton's method power flow converged in 4 iterations. Converged in 0.04 seconds ================================================================================ | System Summary | ================================================================================ How many? How much? P (MW) Q (MVAr) --------------------- ------------------- ------------- ----------------- Buses 9 Total Gen Capacity 0.0 0.0 to 0.0 Generators 2 On-line Capacity 0.0 0.0 to 0.0 Committed Gens 2 Generation (actual) 318.9 40.7 Loads 3 Load 315.0 115.0 Fixed 3 Fixed 315.0 115.0 Dispatchable 0 Dispatchable -0.0 of -0.0 -0.0 Shunts 0 Shunt (inj) -0.0 0.0 Branches 9 Losses (I^2 * Z) 3.93 57.15 Transformers 0 Branch Charging (inj) - 131.4 Inter-ties 0 Total Inter-tie Flow 0.0 0.0 Areas 1 Minimum Maximum ------------------------- -------------------------------- Voltage Magnitude 0.962 p.u. @ bus 9 1.000 p.u. @ bus 1 Voltage Angle -9.70 deg @ bus 5 1.99 deg @ bus 2 P Losses (I^2*R) - 1.19 MW @ line 4-5 Q Losses (I^2*X) - 16.76 MVAr @ line 8-2 ================================================================================ | Bus Data | ================================================================================ Bus Voltage Generation Load # Mag(pu) Ang(deg) P (MW) Q (MVAr) P (MW) Q (MVAr) ----- ------- -------- -------- -------- -------- -------- 1 1.000 0.000 155.93 24.98 - - 2 1.000 1.987 163.00 15.76 - - 3 0.999 -9.097 - - - - 4 0.990 -5.207 - - - - 5 0.977 -9.705 - - 90.00 30.00 6 0.999 -9.097 - - - - 7 0.982 -8.472 - - 100.00 35.00 8 0.995 -3.887 - - - - 9 0.962 -8.800 - - 125.00 50.00 -------- -------- -------- -------- Total: 318.93 40.73 315.00 115.00 ================================================================================ | Branch Data | ================================================================================ Brnch From To From Bus Injection To Bus Injection Loss (I^2 * Z) # Bus Bus P (MW) Q (MVAr) P (MW) Q (MVAr) P (MW) Q (MVAr) ----- ----- ----- -------- -------- -------- -------- -------- -------- 1 1 4 155.93 24.98 -155.93 -10.61 0.00000 14.36384 2 4 5 82.70 -6.42 -81.51 -2.44 1.18719 6.42480 3 5 6 -8.49 -27.56 8.57 -7.07 0.07418 0.32335 4 3 6 0.00 0.00 0.00 0.00 -0.00000 0.00000 5 6 7 -8.57 7.07 8.61 -27.20 0.04527 0.38345 6 7 8 -108.61 -7.80 109.65 2.03 1.03908 8.80159 7 8 2 -163.00 1.00 163.00 15.76 0.00000 16.76078 8 8 9 53.35 -3.04 -52.38 -21.42 0.96673 4.86387 9 9 4 -72.62 -28.58 73.23 17.04 0.61471 5.22502 -------- -------- Total: 3.92716 57.14670 请输入分布式电源的节点位置，有功与无功大小 bus Pg Qg DGs2 = 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 请输入DG节点位置的值：5 请输入DG有功大小的值：30 请输入DG无功大小的值：30 DGs1 = 5 30 30 DGs = 1 至 20 列 5 30 30 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 21 列 0 mpc = 包含以下字段的 struct: version: '2' baseMVA: 100 bus: [9×13 double] gen: [3×21 double] branch: [9×17 double] et: 0.039999999999999 success: 1 Newton's method power flow converged in 4 iterations. Converged in 159.03 seconds ================================================================================ | System Summary | ================================================================================ How many? How much? P (MW) Q (MVAr) --------------------- ------------------- ------------- ----------------- Buses 9 Total Gen Capacity 0.0 0.0 to 0.0 Generators 3 On-line Capacity 0.0 0.0 to 0.0 Committed Gens 3 Generation (actual) 318.3 25.4 Loads 3 Load 315.0 115.0 Fixed 3 Fixed 315.0 115.0 Dispatchable 0 Dispatchable -0.0 of -0.0 -0.0 Shunts 0 Shunt (inj) -0.0 0.0 Branches 9 Losses (I^2 * Z) 3.30 47.95 Transformers 0 Branch Charging (inj) - 137.5 Inter-ties 0 Total Inter-tie Flow 0.0 0.0 Areas 1 Minimum Maximum ------------------------- -------------------------------- Voltage Magnitude 0.976 p.u. @ bus 9 1.027 p.u. @ bus 3 Voltage Angle -7.38 deg @ bus 9 3.70 deg @ bus 2 P Losses (I^2*R) - 1.08 MW @ line 8-9 Q Losses (I^2*X) - 16.61 MVAr @ line 8-2 ================================================================================ | Bus Data | ================================================================================ Bus Voltage Generation Load # Mag(pu) Ang(deg) P (MW) Q (MVAr) P (MW) Q (MVAr) ----- ------- -------- -------- -------- -------- -------- 1 1.000 0.000 125.30 -5.21 - - 2 1.000 3.700 163.00 0.66 - - 3 1.027 -6.890 - - - - 4 1.006 -4.116 - - - - 5 1.021 -7.249 30.00 30.00 90.00 30.00 6 1.027 -6.890 - - - - 7 1.000 -6.460 - - 100.00 35.00 8 1.005 -2.120 - - - - 9 0.976 -7.377 - - 125.00 50.00 -------- -------- -------- -------- Total: 318.30 25.44 315.00 115.00 ================================================================================ | Branch Data | ================================================================================ Brnch From To From Bus Injection To Bus Injection Loss (I^2 * Z) # Bus Bus P (MW) Q (MVAr) P (MW) Q (MVAr) P (MW) Q (MVAr) ----- ----- ----- -------- -------- -------- -------- -------- -------- 1 1 4 125.30 -5.21 -125.30 14.27 0.00000 9.05925 2 4 5 56.26 -33.67 -55.62 20.92 0.64303 3.47990 3 5 6 -4.38 -20.92 4.39 -16.57 0.00908 0.03958 4 3 6 0.00 0.00 0.00 0.00 -0.00000 0.00000 5 6 7 -4.39 16.57 4.48 -37.28 0.08806 0.74592 6 7 8 -104.48 2.28 105.41 -9.33 0.93583 7.92707 7 8 2 -163.00 15.95 163.00 0.66 0.00000 16.60589 8 8 9 57.59 -6.62 -56.51 -18.00 1.07585 5.41287 9 9 4 -68.49 -32.00 69.04 19.39 0.55051 4.67931 -------- -------- Total: 3.30236 47.94981 >>
部分代码：
function [ref, pv, pq] = bustypes(bus, gen)
%创建参考节点，pq节点和pv节点
[PQ, PV, REF, NONE, BUS_I, BUS_TYPE, PD, QD, GS, BS, BUS_AREA, VM, ...
VA, BASE_KV, ZONE, VMAX, VMIN, LAM_P, LAM_Q, MU_VMAX, MU_VMIN] = idx_bus;
[GEN_BUS, PG, QG, QMAX, QMIN, VG, MBASE, GEN_STATUS, PMAX, PMIN, ...
MU_PMAX, MU_PMIN, MU_QMAX, MU_QMIN, PC1, PC2, QC1MIN, QC1MAX, ...
QC2MIN, QC2MAX, RAMP_AGC, RAMP_10, RAMP_30, RAMP_Q, APF] = idx_gen;
nb = size(bus, 1);
ng = size(gen, 1);
Cg = sparse(gen(:, GEN_BUS), (1:ng)', gen(:, GEN_STATUS) > 0, nb, ng);
bus_gen_status = Cg * ones(ng, 1);
ref = find(bus(:, BUS_TYPE) == REF & bus_gen_status); %% 参考节点索引
pv = find(bus(:, BUS_TYPE) == PV & bus_gen_status); %% PV 节点索引
pq = find(bus(:, BUS_TYPE) == PQ | ~bus_gen_status); %% PQ 节点索引
%% 如果没有合适的参考节点则从新选择
if isempty(ref)
ref = pv(1); %% 选取第一个PV节点
pv = pv(2:length(pv)); %% 将它从pv节点中删除
end
🎉3 参考文献
文章中一些内容引自网络，会注明出处或引用为参考文献，难免有未尽之处，如有不妥，请随时联系删除。(文章内容仅供参考，具体效果以运行结果为准)
[1]杨朔鹏,屈超.分布式电源接入对配电网影响及对策研究[J].科技风,2016(17):180.DOI:10.19392/j.cnki.1671-7341.201617159.
[2]毕格琳. 分布式电源接入对配电网影响的研究[D].山东大学,2019.DOI:10.27272/d.cnki.gshdu.2019.000571.
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